MIRA operasjonsrobotens hånd. (Craig Chandler/UNL) I nær fremtid vil NASA og andre romorganisasjoner sende astronauter utover Low Earth Orbit (LEO) for første gang på over femti år.
Men i motsetning til Apollo-tiden, vil disse oppdragene bestå av astronauter som bruker lengre perioder på månen og reiser til og fra Mars (med noen måneder med overflateoperasjoner i mellom).
Utover det er det også den planlagte kommersialiseringen av LEO og cis-Lunar-rommet, noe som betyr at millioner av mennesker kan bo ombord på romhabitater og overflatebosetninger langt utenfor jorden.
Dette byr på mange utfordringer, som inkluderer muligheten for at syke og skadde ikke vil ha lisensierte leger til å utføre potensielt livreddende kirurgi.
For å ta tak i dette, professor Shane Farritor og hans kolleger ved University of Nebraska-Lincoln's (UNL) Nebraska Innovation Campus (NIC) har utviklet Miniatyrisert in-vivo robotassistent (MIRA) .
I 2024 vil denne bærbare miniatyriserte robotassisterte kirurgi (RAS)-plattformen bli fløyet til den internasjonale romstasjonen (ISS) for et testoppdrag for å evaluere dens evne til å utføre medisinske prosedyrer i verdensrommet.
Farritor er David og Nancy Lederer professor i ingeniørfag ved University of Nebraska som studerte robotikk ved MIT. Som en del av studiene jobbet han med NASA Kennedy Space Center, Goddard Space Flight Center og Jet Propulsion Laboratory til støtte for NASAs Mars Exploration Rover (MER) program.
Dette besto av å hjelpe til med å designe og montere Nysgjerrighet og Utholdenhet rovere, definere bevegelsesplanleggingen deres, og finne opp en prosess der roverens soldetektorer brukes til å bestemme kjøreretningen.
I 2006 grunnla han og Dmitry Oleynikov – en tidligere professor i kirurgi ved University of Nebraska Medical Center (UNMC) – Virtual Incision, et oppstartsselskap basert på NIC.
I april 2022 ble Farritor kåret til den første vinneren av Fakultetets IP-innovasjons- og kommersialiseringspris – utstedt av University of Nebraska for åndsverk.
I nesten 20 år har Farritor, Oleynikov og deres kolleger utviklet MIRA robotkirurgisk suite, som har tiltrukket seg over 100 millioner dollar i risikokapital.
Nylig tildelte NASA Virtual Incision et stipend på 100 000 dollar gjennom US Department of Energy's (DoE) Etablert program for å stimulere konkurransedyktig forskning (EPSCoR) for å hjelpe ingeniører og robotikere ved NIC med å forberede den til testen ombord på ISS.
Sammenlignet med konvensjonelle robotkirurgiske suiter, tilbyr MIRA to fordeler. For det første kan instrumentene settes inn gjennom små snitt, slik at leger kan utføre minimalt invasive operasjoner (som abdominal kirurgi og tykktarmsreseksjoner).
For det andre kan teknologien tillate telemedisin, der kirurger kan utføre operasjoner eksternt og tilby tjenester til steder langt fra et medisinsk anlegg. På jorden lar denne teknologien allerede leger hjelpe folk på fjerne steder der tjenester ikke er lett tilgjengelige.
Imidlertid har MIRA-teknologien den ekstra fordelen av å utføre operasjoner autonomt, noe som betyr at astronauter som tjenestegjør på Månen og Mars kan motta medisinsk behandling uten behov for en menneskelig kirurg.
Sa John Murphy, administrerende direktør i Virtual Incision, i et nylig selskap pressemelding :
Virtual Incision MIRA-plattformen ble designet for å levere kraften til en stormaskin-robotassistert kirurgisk enhet i en miniatyrisert størrelse, med målet om å gjøre RAS tilgjengelig i alle operasjonsrom på planeten.
'Å jobbe med NASA ombord på romstasjonen vil teste hvordan MIRA kan gjøre kirurgi tilgjengelig på selv de fjerneste stedene.'
I løpet av det neste året vil Farritor samarbeide med ingeniørstudent Rachael Wagner for å forberede MIRA for operasjoner ombord på ISS. Wagner begynte å jobbe med Farritor som en bachelorstudent og tok stilling hos Virtual Incision i 2018 etter å ha fullført bachelorgraden i maskinteknikk.
Dette vil bestå av å skrive programvare, konfigurere MIRA til å passe inn i et eksperimentskap, og teste enheten for å sikre at den er robust nok til å overleve å bli skutt opp ombord på en rakett og vil fungere etter behov i verdensrommet.
I august 2021 utførte MIRA med suksess sin første fjernoperasjon som en del av en klinisk studie under en Investigational Device Exemption (IDE) fra US Food and Drug Administration (FDA).
Prosedyren – utført av Dr. Michael A. Jobst ved Bryan Medical Center i Lincoln, Nebraska – besto av en høyre hemikolektomi (hvor halvparten av tykktarmen fjernes) og ble utført med et enkelt snitt i marinen.
Sa Dr. Jobst: «MIRA-plattformen er en sann banebrytende plattform for generell kirurgi, og det er ekstremt gledelig å være den første kirurgen i verden som bruker systemet.
«Prosedyren gikk greit, og pasienten er i bedring. Jeg er spent på å spille en rolle i å ta de første skrittene mot å øke tilgangen til robotassistert kirurgi, som har klare fordeler for pasientene.'
I et annet eksperiment opererte den tidligere astronauten Clayton Anderson (en pensjonert NASA-astronaut) MIRA fra Johnson Space Center, og beordret den til å utføre operasjonslignende oppgaver i et operasjonsrom ved University of Nebraska Medical Center – som ligger 1450 kilometer unna. .
Under sin kommende test ombord på ISS vil MIRA operere autonomt uten hjelp av en kontroller. Av hensyn til denne testen vil roboten kutte stramme gummibånd (simulerer hud) og skyve metallringer langs en ledning (simulerer delikate operasjoner).
'Disse simuleringene er veldig viktige på grunn av alle dataene vi vil samle inn under testene,' sa Wagner i en pressemelding fra Nebraska.
Denne testen vil være den mest autonome operasjonen til roboten så langt, som er ment å spare romstasjons kommunikasjonsbåndbredde og minimere tiden astronauter bruker på eksperimentet.
Målet med dette oppdraget er imidlertid ikke å demonstrere robotens autonomi (som fortsatt er begrenset), men å finjustere robotens operasjon i null tyngdekraft. Disse eksperimentene vil bidra til å validere teknologien for fremtidige langvarige oppdrag i og utenfor LEO.
Som Farritor sa : «NASA har ambisiøse planer for langvarige romreiser, og det er viktig å teste teknologiens evner som kan være fordelaktige under oppdrag målt i måneder og år.
«MIRA fortsetter å flytte grensene for hva som er mulig i RAS, og vi er fornøyd med ytelsen så langt under kliniske studier . Vi er glade for å ta det et skritt videre og hjelpe med å identifisere hva som kan være mulig i fremtiden ettersom romfart blir mer av en realitet for menneskeheten.'
Når mennesker reiser lenger og lenger fra jorden, må de være så selvforsynte som mulig. På Månen, Mars og andre steder i det store rommet er det upraktisk å fylle på med forsyningsoppdrag, og det samme er å fly leger eller pasienter til og fra disse stedene.
Dette betyr at i tillegg til å kunne dyrke sin egen mat, bruke lokale ressurser for å møte deres behov (ISRU), stole på bioregenerative livsstøttesystemer og generere elektrisitet lokalt, vil de trenge å tilby viktige tjenester som medisinsk behandling og kirurgi.
Denne artikkelen ble opprinnelig publisert av Universet i dag . Les original artikkel .